《（新課標(biāo)）2013年高考物理 考前預(yù)測(cè)計(jì)算題沖刺訓(xùn)練二 電磁學(xué)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2013年高考物理 考前預(yù)測(cè)計(jì)算題沖刺訓(xùn)練二 電磁學(xué)（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、新課標(biāo)2013年高考考前預(yù)測(cè)計(jì)算題沖刺訓(xùn)練二（電磁學(xué)）1如圖所示，Oxyz坐標(biāo)系的y軸豎直向上，坐標(biāo)系所在的空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向與x軸平行。從y軸上的M點(diǎn)(0,H,0)無(wú)初速度釋放一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電的小球，它落在xz平面上的N (l,0,b)點(diǎn)(l0,bO)若撤去磁場(chǎng)則小球落在xz平面上的P(l，0，0)點(diǎn)已知重力加速度大小為g.(1)已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)方向與某個(gè)坐標(biāo)軸平行，請(qǐng)確定其可能的具體方向；(2)求出電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；(3)求出小球落至N點(diǎn)時(shí)的速率解：(1)x或y方向(2) （提示：撤去磁場(chǎng)后，小球釋放后沿直線MP方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力和重力的合力沿MP方向）(3)（提

2、示：全過(guò)程只有電場(chǎng)力和重力做功，由動(dòng)能定理可求末速率）2如圖所示，為某一裝置的俯視圖，PQ、MN為豎直放置的很長(zhǎng)的平行金屬薄板，兩板間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下，金屬棒AB擱置在兩板上緣，并與兩板垂直良好接觸，現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電量大小為q，其重力不計(jì)的粒子，以初速度v0水平射入兩板間問(wèn)：(1)金屬棒AB應(yīng)朝什么方向、以多大的速度運(yùn)動(dòng)，可以使帶電粒子做勻速運(yùn)動(dòng)？(2)若金屬棒運(yùn)動(dòng)突然停止，帶電粒子在磁場(chǎng)中繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，從這刻開始位移第一次達(dá)到mv0/(qB）時(shí)的時(shí)間間隔是多少？（磁場(chǎng)足夠大）解：(1)棒AB向左運(yùn)動(dòng)以正電荷為例：受洛倫茲力方向，垂直指向板MN，則電場(chǎng)方向垂直指向

3、板PQ，據(jù)右手定則可知棒AB向左運(yùn)動(dòng) ，則。(2) ，帶電粒子運(yùn)動(dòng)半徑。當(dāng)位移大小第一次達(dá)到時(shí)，如圖所示帶電粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為600，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間，則。故帶電粒子運(yùn)動(dòng)周期，運(yùn)動(dòng)時(shí)間。3如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系，Oy表示豎直向上的方向已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一個(gè)帶電量為2. 510-4C 的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向以0. 4 kgm/s的初動(dòng)量豎直向上拋出，它到達(dá)的最高點(diǎn)位置為圖中的Q點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2.(1)指出小球帶何種電荷；(2)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；(3)求小球從O點(diǎn)拋出到落回z軸的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量解：(1）小

4、球帶負(fù)電(2）小球在y方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在x方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(1. 6，3.2)，則又。(3）由可解得上升階段時(shí)間為，所以全過(guò)程時(shí)間為。x方向發(fā)生的位移為。由于電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減少，設(shè)減少量為E，代入數(shù)據(jù)得E=qEx=1.6 J.4如圖甲所示，A、B兩塊金屬板水平放置，相距為d=0. 6 cm，兩板間加有一周期性變化的電壓，當(dāng)B板接地（）時(shí)，A板電勢(shì)，隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示現(xiàn)有一帶負(fù)電的微粒在t=0時(shí)刻從B板中央小孔射入電場(chǎng)，若該帶電徽粒受到的電場(chǎng)力為重力的兩倍，且射入電場(chǎng)時(shí)初速度可忽略不計(jì)求：(1)在0和T這兩段時(shí)間內(nèi)微粒的加速度大小和方向；(2

5、)要使該微粒不與A板相碰，所加電壓的周期最長(zhǎng)為多少（g=10 m/s2）解：(1)設(shè)電場(chǎng)力大小為F，則F= 2mg，對(duì)于t=0時(shí)刻射入的微粒，在前半個(gè)周期內(nèi)，有，方向向上后半個(gè)周期的加速度a2滿足，方向間下(2)前半周期上升的高度前半周期微粒的末速度為后半周期先向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1，則3gt1=，此段時(shí)間內(nèi)上升的高度，則上升的總高度為。后半周期的時(shí)間內(nèi)，微粒向下加速運(yùn)動(dòng)，下降的高度。上述計(jì)算表明，微粒在一個(gè)周期內(nèi)的總位移為零，只要在上升過(guò)程中不與A板相碰即可，則，即.所加電壓的周期最長(zhǎng)為。5如圖所示，由粗細(xì)均勻的電阻絲繞成的矩形導(dǎo)線框abcd固定于水平面上，導(dǎo)線框邊長(zhǎng)=L, =

6、2L，整個(gè)線框處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)線框上各段導(dǎo)線的電阻與其長(zhǎng)度成正比，已知該種電阻絲單位長(zhǎng)度上的電阻為，的單位是/m今在導(dǎo)線框上放置一個(gè)與ab邊平行且與導(dǎo)線框接觸良好的金屬棒MN,MN的電阻為r，其材料與導(dǎo)線框的材料不同金屬棒MN在外力作用下沿x軸正方向做速度為v的勻速運(yùn)動(dòng)，在金屬棒從導(dǎo)線框最左端（該處x=0)運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)線框最右端的過(guò)程中：(1)請(qǐng)寫出金屬棒中的感應(yīng)電流I隨x變化的函數(shù)關(guān)系式；(2)試證明當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)到bc段中點(diǎn)時(shí)，MN兩點(diǎn)間電壓最大，并請(qǐng)寫出最大電壓Um的表達(dá)式；(3)試求出在此過(guò)程中，金屬棒提供的最大電功率Pm；(4)試討論在此過(guò)程中，導(dǎo)線框上消

7、耗的電功率可能的變化情況解：(1) E= BLv, (2)M、N兩點(diǎn)間電壓，當(dāng)外電路電阻最大時(shí)，U有最大值。.因?yàn)橥怆娐冯娮?，?dāng)，即x=L時(shí)，R有最大值，所以x=L時(shí)，即金屬棒在bc中點(diǎn)時(shí)M、N兩點(diǎn)間電壓有最大值，即。 (3) (4）外電路電阻，。當(dāng)r，即r時(shí)，導(dǎo)線框上消耗的電功率先變小，后變大；當(dāng) r，即r，即r時(shí)，導(dǎo)線框上消耗的電功率先變大，后變小6在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一條與電場(chǎng)線平行的幾何線，如圖中虛線所示，幾何線上有兩個(gè)靜止的小球A和B（均可看做質(zhì)點(diǎn)），兩小球的質(zhì)量均為m，A球帶電荷量Q,B球不帶電，開始時(shí)兩球相距L，在電場(chǎng)力的作用下，A球開始沿直線運(yùn)動(dòng)，并與B球發(fā)生對(duì)碰撞，

8、碰撞中A、B兩球的總動(dòng)能無(wú)損失，設(shè)在各次碰撞過(guò)程中，A、B兩球間無(wú)電量轉(zhuǎn)移，且不考慮重力及兩球間的萬(wàn)有引力，問(wèn)：(1)A球經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間與B球發(fā)生第一次碰撞？(2)第一次碰撞后，A、B兩球的速度各為多大？(3)試問(wèn)在以后A、B兩球有再次不斷地碰撞的時(shí)間嗎？如果相等，請(qǐng)計(jì)算該時(shí)間間隔T，如果不相等，請(qǐng)說(shuō)明理由解：(1)A球在電場(chǎng)力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則解之得 (2 )A球與B球碰撞，動(dòng)量守恒，則根據(jù)題意，總能量不損失，則聯(lián)立解得(3)取B球?yàn)閰⒖枷担珹、B碰撞后，A球以向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t后，速度減為零，同時(shí)與B球相距L，然后A球向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，速度增為，與B

9、球發(fā)生第二次碰撞，同理可證，每次總能量無(wú)損失的碰撞均為互換速度，則以后第三、四次碰撞情況可看成與第一、二次碰撞的情況重復(fù)，以此類推可知A、B兩球不斷碰撞的時(shí)間間隔相等，均為T=2t=27真空中有一半徑為r的圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，方向垂直紙面向里，Ox為過(guò)邊界上O點(diǎn)的切線，如圖所示，從O點(diǎn)在紙面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射速率均為v0的電子，設(shè)電子間相互作用忽略，且電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知電子的電量為e，質(zhì)量為m.(1)速度方向分別與Ox方向夾角成600和900的電子，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為多少？(2)所有從磁場(chǎng)邊界出射的電子，速度方向有何特征？(3)令在某一平面內(nèi)有M、N兩點(diǎn)，從M點(diǎn)向平面內(nèi)各個(gè)方

10、向發(fā)射速率均為v0的電子，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，使得由M點(diǎn)發(fā)出的電子都能夠匯聚到N點(diǎn)解：(1）如圖所示，入射時(shí)電子速度與x軸夾角為，無(wú)論入射的速度方向與x軸的夾角為何值，入射點(diǎn)均為O，射出點(diǎn)均為A，磁場(chǎng)圓心O1和軌道圓心O2一定組成邊長(zhǎng)為r的菱形因O1OOx , OO2垂直于入射速度，故OO2 A=.即電子在磁場(chǎng)中所轉(zhuǎn)過(guò)的角度一定等于入射時(shí)電子速度與Ox軸的夾角當(dāng)= 600時(shí)，；當(dāng)= 900時(shí)，。(2）因OO2 A=，故O2AOx而O2A與電子射出的速度方向垂直，可知電子射出方向一定與Ox軸方向平行，即所有的電子射出圓形磁場(chǎng)時(shí)，速度方向均與Ox軸相同(3)上述的粒子路徑

11、是可逆的，(2)中從圓形磁場(chǎng)射出的這些速度相同的電子再進(jìn)入一相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，一定會(huì)聚焦于同一點(diǎn)，磁場(chǎng)的分布如圖所示，對(duì)于從M點(diǎn)向MN連線上方運(yùn)動(dòng)的電子，兩磁場(chǎng)分別與MN相切，M、N為切點(diǎn)，且平行于兩磁場(chǎng)邊界圓心的連線O1O2設(shè)MN間的距離為l，所加的磁場(chǎng)的邊界所對(duì)應(yīng)圓的半徑為r，故應(yīng)有2rl，即l，所以所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足B.同理，對(duì)于從M點(diǎn)向MN連線下方運(yùn)動(dòng)的電子，只要使半徑相同的兩圓形磁場(chǎng)與上方的兩圓形磁場(chǎng)位置MN對(duì)稱且磁場(chǎng)方向與之相反即可說(shuō)明：只要在矩形區(qū)域M1N1N2 M2內(nèi)除圖中4個(gè)半圓形磁場(chǎng)外無(wú)其他磁場(chǎng)（其中M1, M2點(diǎn)也無(wú)磁場(chǎng)），矩形M1N1M2N2區(qū)域外的磁場(chǎng)均可向其余

12、區(qū)域擴(kuò)展8如圖所示，xOy平面內(nèi)的圓與y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O在該圓形區(qū)域內(nèi)，有與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于圓面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)帶電粒子（不計(jì)重力）從原點(diǎn)O沿x軸進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)場(chǎng)區(qū)的時(shí)間為To若撤去磁場(chǎng)，只保留電場(chǎng)，其他條件不變，該帶電粒子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)的時(shí)間為To /2若撤去電場(chǎng)，只保留磁場(chǎng)，其他條件不變求：該帶電粒子穿過(guò)場(chǎng)區(qū)的時(shí)間解：設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;圓的半徑為R;粒子的電量為q，質(zhì)量為m，初速度為v0同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)有，只存在電場(chǎng)時(shí)，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，有，由以上式子和圖可知x=y=R,粒子從圖中的M點(diǎn)離開電場(chǎng)由以上式子得，只存在磁場(chǎng)時(shí)，粒

13、子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從圖中N點(diǎn)離開磁場(chǎng)，P為軌跡圓弧的圓心設(shè)半徑為r，則，所以，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為。9有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域如圖甲所示，質(zhì)量為m、電阻為R的長(zhǎng)方形矩形線圈abcd邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L，線圈一半在磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁場(chǎng)外，磁感強(qiáng)度為B0. t0 = 0時(shí)刻磁場(chǎng)開始均勻減小，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，在磁場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，vt圖象如圖乙所示，圖中斜向虛線為O點(diǎn)速度圖線的切線，數(shù)據(jù)由圖中給出，不考虛重力影響，求：(1)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率；(2) t2時(shí)刻回路電功率解：(1)由vt圖可知，剛開始t=0時(shí)刻線圈加速度為，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則。線圈此刻所受安培力為F=BIL=得。(2)線圈在t2時(shí)刻開始

14、做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有兩種可能：線圈沒(méi)有完全進(jìn)入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)就消失，所以沒(méi)有感應(yīng)電流，回路電功率P=0.磁場(chǎng)沒(méi)有消失，但線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng)，盡管有感應(yīng)電流，但所受合力為零，同樣做勻速直線運(yùn)動(dòng)10一電阻為R的金屬圓環(huán)，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)與圓環(huán)所在平面垂直，如圖(a)所示，已知通過(guò)圓環(huán)的磁通量隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b）所示，圖中的最大磁通量和變化周期T都是已知量，求：(1)在t=0到t= T/4的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬圓環(huán)橫截面的電荷量q(2)在t=0到t=2T的時(shí)間內(nèi)，金屬環(huán)所產(chǎn)生的電熱Q.解：(1)由磁通量隨時(shí)間變化的圖線可知在t=0到t=T/4時(shí)間內(nèi)，環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，在以上時(shí)段內(nèi)，環(huán)中的電流為，則在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)金屬環(huán)某橫截面的電量，聯(lián)立求解得。(2）在t=T/4到t=T/2和在t=3T/4到t=T時(shí)間內(nèi)，環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=0；在t=T/2到t=3T/4時(shí)間內(nèi)，環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)，由歐姆定律可知在以上時(shí)段內(nèi)，環(huán)中的電流為。在t=0到t=2T時(shí)間內(nèi)金屬環(huán)所產(chǎn)生的電熱為。聯(lián)立求解得Q=16- 7 -